石墨烯气凝胶

摘要\n可穿戴设备日益引起人们对个人医疗发展的关注。本研究开发了三维多孔碳气凝胶增强聚二甲基硅氧烷纳米复合材料，具有可控分级的开孔、半开孔和闭孔结构，用于多功能可穿戴加热传感装置。研究表明，气凝胶的微观结构在决定纳米复合材料的性能，特别是加热和传感性能方面起着至关重要的作用。作为热疗加热器，观察到具有半开放细胞结构的纳米复合材料具有最高的能量转导效率(平衡温度)

可穿戴设备在个人医疗发展中日益受到关注。本研究开发了三维多孔碳气凝胶增强聚二甲基硅氧烷纳米复合材料，具有可控和分级的开、半开、闭孔结构，用于多功能可穿戴加热和传感装置。本研究表明，气凝胶的微结构对纳米复合材料的性能，特别是其加热和传感性能起着至关重要的作用。作为热疗加热器，具有半开孔结构的纳米复合材料由于良好的导电网络和结构稳定性，在5   V下的平衡温度为138.9   ° C，具有最高的能量传递效率。与封闭细胞结构的纳米复合材料相比，开放和半开放细胞结构的纳米复合材料具有更高的灵敏度(规整因子δ369.03 )和更好的重复性，这得益于其结构的完整性。最后考察了具有半开放细胞结构的纳米复合材料对人体的实际应用潜力。实验结果表明，作为一种多功能可穿戴设备，其温度分布均匀，灵敏度可靠。因此，通过控制和优化碳气凝胶的微结构，可以开发出具有定制微结构的纳米复合材料，用于各种工程应用，包括新兴的多功能可穿戴设备。

三维( 3D )石墨烯基气凝胶具有显著的吸附、传感器和热管理应用潜力。然而，它们的实际应用受限于结构的杂乱和压缩后的超低回弹。有些方法可以实现良好的结构，但涉及到高昂的成本和复杂的技术。这里，通过单向冷冻铸造实现了具有各向异性开孔、取向良好结构的三维石墨烯杂化气凝胶，将‘软’(如氧化石墨烯、吐温- 80 )和‘硬’(如石墨烯组装)组分结合起来，实现了压扁后的充分回收。在中温( - ~ 200   ° C )下退火的石墨烯气凝胶具有超亲水性和优异的湿回复性能，包括在40   MPa下压制后。此外，石墨烯气凝胶经1500  ℃高温退火后，在聚二甲基硅氧烷( PDMS )中表现出优异的热导率增强效率，所得纳米复合材料表现出明显的各向异性热导率，有望作为热界面材料应用。这一策略为三维多功能石墨烯气凝胶的设计和制备提供了新的见解。